CN102032054A - 可变压缩比的装置 - Google Patents

Abstract

一种可变压缩比的装置，具有活塞、曲柄轴、连杆，所述连杆包括连接至所述活塞的小端部，所述装置可以包括：活塞销，该活塞销固定至所述连杆，并固定至该连杆；容纳孔，该容纳孔形成于所述活塞内部，并将所述活塞销可转动地容纳，其中所述容纳孔包括凸起部分和凹进部分；至少一个可变销，该可变销可滑动地联接至所述活塞销，并可滑动地联结至所述容纳孔的内周，其中该至少一个可变销具有突出部；以及供油通道，该供油通道选择性地来供应油，以将液压施加于所述至少一个可变销，其中所述至少一个可变销的突出部选择性地联结至所述容纳孔的凸起部分或凹进部分。

Description

可变压缩比的装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年10月6日提交的韩国专利申请No.10-2009-0094824的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种可变压缩比的装置，更加特别而言，本发明涉及一种能够对应于发动机的驱动状况而改变燃烧腔室中的混合物的压缩比的可变压缩比的装置。

背景技术

总体而言，内燃机的热效率随着其压缩比增加而增大，并且如果在一定程度上将点火正时(ignition timing)提前的话，火花点火发动机的热效率会增大。

然而，如果火花点火发动机的点火正时在高压缩比下提前的话，则可能会发生异常燃烧，并可能会损坏发动机。因此，点火正时不能够提前太多，从而发动机输出可能会恶化。

可变压缩比(VCR)的装置根据发动机的驱动状况来改变空气燃料混合物的压缩比。

所述可变压缩比的装置在发动机的低载状况下提高空气燃料混合物的压缩比，以改进燃油里程。相反，可变压缩比的装置在发动机的高载状况下降低空气燃料混合物的压缩比，以防止爆震(knocking)的发生，并改进发动机输出。

传统的可变压缩比的装置能够根据发动机的驱动状况来获得预定的空气燃料混合物的压缩比，但是无法获得分别对应于进气/压缩/膨胀/排气冲程的不同冲程。

特别而言，如果膨胀冲程比压缩冲程长的话，可以进一步的提高热效率。然而，根据传统的可变压缩比的装置，很难使得膨胀冲程比压缩冲程长。

此外，可以优选为在低载条件下的高压缩比/低排放量以及在高载条件下的低压缩比/高排放量，以获得低燃料消耗和高功率输出。

在此，由于油压或者电动机等必须作为致动器来进行设置以改变压缩比，因此由于大容量的电动机而增大了泵的尺寸，并增大了电负载。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面致力于提供一种可变压缩比的装置，其由于未使用用来转动偏心轴承的油压或电动机而具有减少部件数量的优点。

在本发明的一个方面当中，该可变压缩比的装置，具有活塞、曲柄轴、连杆(connecting rod)，所述连杆包括小端部和大端部，所述小端部可转动地连接至所述活塞，所述大端部可转动地连接至所述曲柄轴，且该连杆将所述活塞的往复运动转换成所述曲柄轴的转动，所述装置可以包括：活塞销，该活塞销穿过所述连杆的小端部并固定至该小端部；容纳孔，该容纳孔形成于所述活塞内部，并将所述活塞销可转动地容纳于其内，其中所述容纳孔沿着该容纳孔的内周包括凸起部分和凹进部分；至少一个可变销，该可变销可滑动地联接至所述活塞销的外周，并可滑动地联结至所述容纳孔的内周，其中该至少一个可变销在其外周具有突出部；以及，供油通道，该供油通道选择性地来供应油，以将液压施加于所述至少一个可变销，从而沿着所述活塞销来可滑动地移动所述至少一个可变销，其中所述至少一个可变销的突出部选择性地联结至所述容纳孔的凸起部分或凹进部分，以改变所述活塞的上表面和所述活塞销的中心轴线之间的距离。

所述容纳孔的凸起部分和凹进部分可以交替地形成在所述活塞当中，从而相对于所述小端部对称，并且其中所述至少一个可变销构成一对，并且该对可变销受到控制，从而通过由所述供油通道提供的液压而互相更加靠近或者互相更加远离地移动。

所述一对可变销可滑动地联结至所述活塞销的两个端部，并且该对可变销被控制成通过由所述供油通道提供的液压而互相更加靠近或者互相更加远离地移动。

所述装置还可以包括：凸缘，该凸缘从各自的可变销向外突出，并且所述供油通道的液压选择性地施加于所述凸缘的一侧，从而移动所述各自的可变销；以及弹性构件，该弹性构件支撑所述凸缘的另一侧，其中所述弹性构件在所述凸缘的另一侧上施加弹力，从而在所述供油通道的液压被释放的时候移动所述一对可变销使其互相更加靠近。

所述装置还可以包括滑动销，该滑动销可滑动地联结至所述连杆的小端部，并通过所述供油通道的液压而选择性地进行移动，以对所述凸缘的一侧进行加压，从而移动各自的可变销，其中所述供油通道位于所述连杆内部，并将液压供应至所述滑动销的端部，从而移动各自的可变销。

所述至少一个可变销的突出部可以包括：上突出部，该上突出部形成在所述至少一个可变销的外周的上部，从而从该至少一个可变销的中心轴线向上偏心突出；以及下突出部，该下突出部位于所述至少一个可变销的外周的下部，从而从该至少一个可变销的中心轴线向下偏心突出，其中所述上突出部和下突出部沿着所述至少一个可变销的纵向轴线交替形成。

所述凸起部分可以包括：上凸起部分和上凹进部分，顺次形成在所述容纳孔的上部内周；以及下凸起部分和下凹进部分，顺次形成在所述容纳孔的下部内周，其中所述上突出部选择性地与上凸起部分或上凹进部分接合，而下突出部选择性地与下凹进部分或下凸起部分接合。

所述上突出部的水平厚度可以小于所述上凹进部分的水平厚度，所述下突出部的水平厚度小于所述下凹进部分的水平厚度。

所述上凹进部分和下凹进部分可以一体形成有圆形槽，而所述上凸起部分和下凸起部分一体形成有位于上凹进部分和下凹进部分之间的圆形。

当所述液压从所述供油通道中释放以减小所述活塞的上表面和所述活塞销的中心轴线之间的距离的时候，所述上突出部可以与所述上凸起部分接合，所述下突出部与所述下凹进部分接合，并且其中当所述液压施加到所述至少一个可变销来增大所述活塞的上表面和所述活塞销的中心轴线之间的距离的时候，所述上突出部与所述上凹进部分接合，所述下突出部与所述下凸起部分接合。

本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点将从并入本文中的附图和随后的本发明具体实施方式中得以明了，或者将在并入本文中的附图和随后的本发明具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的具体原理。

附图说明

图1是根据本发明的示例性的可变压缩比的装置的分解图。

图2是根据本发明的示例性的可变压缩比的装置的横截面图。

图3(A)、3(B)显示了根据本发明的示例性的可变压缩比的装置的工作状态。

应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了阐释本发明的基本原理的各个特征的某种程度上经过简化了的图形。在此所公开的本发明的具体的设计特征，包括例如具体的尺寸、定向、定位和外形，将部分地由具体目的的应用和使用环境所确定。

在这些图形中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记引用本发明的相同或等效的部分。

具体实施方式

接下来将具体参考本发明的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实施例的实例。虽然本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但要涵盖这些示例性实施例，而且要涵盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施例。

以下，将参考附图来详细描述本发明的示例性实施例。

图1是根据本发明的示例性实施例的可变压缩比的装置的分解图。

图2是根据本发明的示例性实施例的可变压缩比的装置的横截面图。

图3(A)、3(B)显示了根据本发明的示例性实施例的可变压缩比的装置的工作状态。

参考图1，根据本发明示例性实施例的可变压缩比的装置包括：活塞100，该活塞100在气缸(图中未示)内做往复移动；曲柄轴300，该曲柄轴300通过连接至活塞100的连杆200而将活塞100的往复运动转换成转动运动；活塞销110，该活塞销110固定插入到连杆200的小端部5当中；以及可变销120，该可变销120安装在活塞销110周围。

活塞销110插入到活塞100内部，同时可变销120安装在活塞销110周围。

进一步地，突出部121形成在可变销120的外周上，容纳孔101形成在活塞100的内周上，从而与突出部121对应。

在此，突出部121包括均为偏心的上突出部121a和下突出部121b。

上突出部121a从可变销120的中心轴线向上偏心，下突出部121b从可变销120的中心轴线向下偏心。

进一步地，可变销120沿着活塞销110的轴向方向而可滑动地安装在活塞销110的外周上，并且突出部121选择性地与容纳孔101的凹进部分101a和101d或者凸起部分101b和101c相接合。

因此，突出部121形成为上突出部121a和下突出部121b，容纳孔101包括与突出部121接合或脱离的上凹进部分101a和上凸起部分101b、下凸起部分101c和下凹进部分101d。

在此，多个上凹进部分101a和下凹进部分101d一体形成在活塞100的内周上而形成圆形槽，并且上凸起部分101b和下凸起部分101c一体形成在活塞100的内周上而在凹进部分101a和101d之间形成圆形。

上突出部121a被形成为选择性地与上凹进部分101a接合或者脱离，并且通过这种方式，下突出部121b被形成为选择性地与下凹进部分101d接合或者脱离。

如图3(A)所示，当下突出部121b与下凹进部分101d接合的时候，活塞100的高度增大。

此时，上突出部121a向上支撑上凸起部分101b。

相反，当上突出部121a与上凹进部分101a接合的时候，活塞100的高度减小。

下突出部121b也向下支撑下凸起部分101d。

从而，当可变销101进行滑动的时候，可变销101的上突出部121a或下突出部121b选择性地与容纳孔101的上凹进部分101a和下凹进部分101d相接合，从而活塞100的高度增大或减小。

进一步地，多个凸缘123竖直形成在表面上，所述表面在可变销120之间互相面对。

在此，形成有弹性构件133，从而凸缘123的两侧互相更加靠近地移动。

因此，弹性构件133形成为矩形框架，以在凸缘123上向内施加力。

进一步地，销孔150形成在连杆200的小端部5的两个表面上。

多个滑动销140分别插入到销孔150的两侧当中。

进一步地，如图2所示，供油通道210形成在连杆200的小端部5当中，从而与销孔150连通。

在此，可以设有油控制阀400，以将油供应至供油通道210。

当所述油通过油控制阀400而供应至供油通道210的时候，滑动销140向外移动。

以下，将对根据本发明示例性实施例的可变压缩比的装置的工作进行描述。

如图3(A)、3(B)所示，当油并未从油控制阀400进行供应的时候，凸缘123通过弹性构件133的弹力而被向内推动，并且上突出部121a向上支撑上凸起部分101b。

因此，活塞100的高度通过突出部121的支撑而进行保持，其中活塞100的上表面和活塞销110的中心轴线之间的距离增大。

亦即，通过增大活塞100的高度，而实现了对压缩空气的高压缩比。

同时，如图3(B)所示，当油通过油控制阀400而供应至连杆200的供油通道210时，多个滑动销140互相远离对方而进行移动。

此时，滑动销140支撑每个可变销120的内表面，并接着抵抗包围可变销120的弹性构件133的弹力而向外移动可变销120。

多个可变销120沿着活塞销110的外周滑动，从而互相远离。

此时，可变销120的上突出部121a置入到上凹进部分101a当中，由于与上凹进部分101a相接合的上突出部121a的距离改变，可变销120的高度随着活塞100高度的减小而改变，从而活塞100的上表面和活塞销110的中心轴线之间的距离减小。

因此，由于活塞销110的高度设置成与可变销120同轴，所以活塞100的高度被改变了。

因此，通过改变活塞100的高度，改变了汽缸的压缩比。

从以上可以看出，根据本发明示例性实施例的可变压缩比的装置，由于未使用用来转动偏心轴承的油压或电动机而具有减少部件数量的优点。

此外，由于仅仅需要连杆和活塞的设计，而不需要对曲柄轴进行设计，因此简化了设计，且曲柄轴的腹板惯性被最小化了。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“内部”和“外部”是用于参考图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施例的特征。

前述对本发明的具体示例性实施例的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的具体原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施例以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (18)

1.一种可变压缩比的装置，具有活塞、曲柄轴、连杆，所述连杆包括小端部和大端部，所述小端部可转动地连接至所述活塞，所述大端部可转动地连接至所述曲柄轴，且该连杆将所述活塞的往复运动转换成所述曲柄轴的转动，所述装置包括：

活塞销，该活塞销穿过所述连杆的小端部并固定至该小端部；

容纳孔，该容纳孔形成于所述活塞内部，并将所述活塞销可转动地容纳于其内，其中所述容纳孔沿着该容纳孔的内周包括凸起部分和凹进部分；

至少一个可变销，该可变销可滑动地联接至所述活塞销的外周，并可滑动地联结至所述容纳孔的内周，其中该至少一个可变销在其外周具有突出部；以及

供油通道，该供油通道选择性地来供应油，以将液压施加于所述至少一个可变销，从而沿着所述活塞销来可滑动地移动所述至少一个可变销，

其中所述至少一个可变销的突出部选择性地联结至所述容纳孔的凸起部分或凹进部分，以改变所述活塞的上表面和所述活塞销的中心轴线之间的距离。

2.如权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中所述容纳孔的凸起部分和凹进部分交替形成在所述活塞当中，从而相对于所述小端部对称，并且其中所述至少一个可变销构成一对并受到控制，从而通过由所述供油通道提供的液压而互相更加靠近或者互相更加远离地移动。

3.如权利要求2所述的可变压缩比的装置，其中所述一对可变销可滑动地联结至所述活塞销的两个端部，并且该对可变销被控制成通过由所述供油通道提供的液压而互相更加靠近或者互相更加远离地移动。

4.如权利要求3所述的可变压缩比的装置，还包括：

凸缘，该凸缘从各自的可变销向外突出，并且所述供油通道的液压选择性地施加于所述凸缘的一侧，从而移动所述各自的可变销；以及

弹性构件，该弹性构件支撑所述凸缘的另一侧，

其中所述弹性构件在所述凸缘的另一侧上施加弹力，从而在所述供油通道的液压被释放的时候移动所述一对可变销使其互相更加靠近。

5.如权利要求4所述的可变压缩比的装置，还包括滑动销，该滑动销可滑动地联结至所述连杆的小端部，并通过所述供油通道的液压而选择性地进行移动，以对所述凸缘的一侧进行加压，从而移动各自的可变销。

6.如权利要求5所述的可变压缩比的装置，其中所述供油通道位于所述连杆内部，并将液压供应至所述滑动销的端部，从而移动各自的可变销。

7.如权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中所述至少一个可变销的突出部包括：

上突出部，该上突出部形成在所述至少一个可变销的外周的上部，从而从该至少一个可变销的中心轴线向上偏心突出；以及

下突出部，该下突出部位于所述至少一个可变销的外周的下部，从而从该至少一个可变销的中心轴线向下偏心突出。

8.如权利要求7所述的可变压缩比的装置，其中所述上突出部和下突出部沿着所述至少一个可变销的纵向轴线交替形成。

9.如权利要求7所述的可变压缩比的装置，其中所述凸起部分包括：

上凸起部分和上凹进部分，顺次形成在所述容纳孔的上部内周；以及

下凸起部分和下凹进部分，顺次形成在所述容纳孔的下部内周，

其中所述上突出部选择性地与上凸起部分或上凹进部分接合，而下突出部选择性地与下凸起部分或下凹进部分接合。

10.如权利要求9所述的可变压缩比的装置，其中所述上突出部的水平厚度小于所述上凹进部分的水平厚度，所述下突出部的水平厚度小于所述下凹进部分的水平厚度。

11.如权利要求9所述的可变压缩比的装置，其中所述上凹进部分和下凹进部分一体形成有圆形槽，而所述上凸起部分和下凸起部分一体形成有位于所述一体的上凹进部分和下凹进部分之间的圆形。

12.如权利要求9所述的可变压缩比的装置，其中当所述液压从所述供油通道中释放以减小所述活塞的上表面和所述活塞销的中心轴线之间的距离的时候，所述上突出部与所述上凸起部分接合，所述下突出部与所述下凹进部分接合，并且当所述液压施加到所述至少一个可变销来增大所述活塞的上表面和所述活塞销的中心轴线之间的距离的时候，所述上突出部与所述上凹进部分接合，所述下突出部与所述下凸起部分接合。

13.如权利要求1所述的可变压缩比的装置，还包括：

凸缘，该凸缘从所述至少一个可变销向外突出，并且所述供油通道的液压选择性地施加于所述凸缘的一侧，从而移动该至少一个可变销；以及

弹性构件，该弹性构件支撑所述凸缘的另一侧，

其中所述弹性构件在所述凸缘的所述另一侧上施加弹力，从而在所述供油通道的液压被释放的时候移动所述至少一个可变销，使其更靠近所述连杆的小端部。

14.如权利要求13所述的可变压缩比的装置，还包括滑动销，该滑动销可滑动地联结至所述连杆的小端部，并通过所述供油通道的液压而选择性地进行移动，以对所述凸缘的一侧进行加压，从而移动所述至少一个可变销。

15.如权利要求13所述的可变压缩比的装置，其中所述供油通道位于所述连杆内部，并将液压供应至所述滑动销的端部，从而移动所述至少一个可变销。

16.如权利要求15所述的可变压缩比的装置，还包括单独的油控制阀，从而控制所述供油通道的油的供应。

17.一种可变压缩比的装置，具有活塞、曲柄轴、连杆，所述连杆包括小端部和大端部，所述小端部可转动地连接至所述活塞，所述大端部可转动地连接至所述曲柄轴，且该连杆将所述活塞的往复运动转换成所述曲柄轴的转动，所述装置包括：

活塞销，该活塞销穿过所述连杆的小端部并固定至该小端部；

交替形成在所述活塞当中的上凹进部分和上凸起部分以及下凹进部分和下凸起部分，从而相对于所述小端部对称；

至少一个可变销，该可变销具有对应于所述上凹进部分和上凸起部分以及下凹进部分和下凸起部分的外周，且该可变销可滑动地联结至所述活塞销的外周；

弹性构件，该弹性构件对从所述至少一个可变销的径向方向一体地向外突出的凸缘进行弹性支撑；

供油通道，该供油通道选择性对所述凸缘进行加压来抵抗所述弹性构件的弹力；以及

滑动销，该滑动销可滑动地联接在所述连杆的小端部当中，并被所述供油通道的液压来移动，以在一个方向上对所述凸缘的侧面进行加压，

其中所述活塞的上表面的高度根据所述至少一个可变销的上突出部和所述活塞的上凹进部分或上凸起部分之间的接合或脱离而进行改变，并根据所述至少一个可变销的下突出部和所述活塞的下凹进部分或下凸起部分之间的接合或脱离而进行改变。

18.如权利要求17所述的可变压缩比的装置，其中所述上突出部与所述上凸起部分接合，所述下突出部与所述下凹进部分接合，从而当一个可变销移动更靠近另一个可变销的时候，所述活塞的高度增大，并且所述上突出部与所述上凹进部分接合，所述下突出部与所述下凸起部分接合，从而当一个可变销移动远离另一个可变销的时候，所述活塞的高度减小。

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